2023年是混動汽車產(chǎn)品爆發(fā)的大年，而擁有65年歷史的紅旗汽車品牌，在今年也是動作頻頻：
1月紅旗正式官宣『FMEs「旗幟」超級架構(gòu)』，以及平臺家族的兩大成員——「電動平臺HME」和「智能平臺HIS」；
4月8日，紅旗舉辦『遇見旗技——紅旗新能源技術(shù)發(fā)布會』宣布平臺家族的第三個(gè)成員——「紅旗混動HMP平臺」（即『HQ Modular Power』，以下簡稱「HMP平臺」）登場。
今天就讓我們從技術(shù)角度，一起了解紅旗品牌是如何全面構(gòu)建其插電式混合動力汽車技術(shù)的領(lǐng)先優(yōu)勢。
縱橫有術(shù)，四大特征
「HMP平臺」是紅旗歷時(shí)五年，突破了526項(xiàng)關(guān)鍵核心技術(shù)，最終構(gòu)建的面向新時(shí)代的混動平臺。該平臺兼顧橫置、縱置兩大構(gòu)型，由「混動變速器」、「混動發(fā)動機(jī)」、「智能電驅(qū)」和「安全電池」四大核心系統(tǒng)及「智慧能量控制模型」構(gòu)成。
其中「混動變速器」包括縱置架構(gòu)下的「LDU45」以及橫置架構(gòu)下的「HDU35」?！富靹影l(fā)動機(jī)」包含20TD和15TD兩款發(fā)動機(jī)。從發(fā)布會上中國一汽董事、總經(jīng)理、黨委副書記邱現(xiàn)東的介紹中，我們也可以了解到「HMP平臺」擁有以下四個(gè)特征：
● 安全的品牌底蘊(yùn)：構(gòu)建多重安全屏障，徹底消除電池?zé)釘U(kuò)散風(fēng)險(xiǎn)；
● 低碳的能源消耗：支持200km以上純電續(xù)航；B級車虧電油耗低于每百公里4升，續(xù)航里程超1400km；
● 愉悅的駕乘體驗(yàn)：依托全面的隔振降噪設(shè)計(jì)和智能化的操控策略，提供了靜謐、平穩(wěn)的駕乘環(huán)境，可支持線控轉(zhuǎn)向、主動懸架等高階配置；
● 強(qiáng)勁的動力輸出：兼顧橫置和縱置車型，覆蓋紅旗A級到C+級全部車型；全系車型支持四驅(qū)，最大功率495kW。
對我而言，「HMP平臺」讓我第一個(gè)看到的亮點(diǎn)在于國際首創(chuàng)的「縱置前驅(qū)雙電機(jī)混動變速器」——「LDU45」。注意，關(guān)鍵詞是『縱置』！
在燃油時(shí)代，我們都知道，縱置動力總成的優(yōu)勢在于更合理的使用發(fā)動機(jī)艙有限的空間，在安置體積更大的大功率發(fā)動機(jī)和擋位數(shù)更多的變速機(jī)構(gòu)時(shí)，同時(shí)能不影響主動懸架等高端配置的布局，此外，動力總成沿中軸線擺放，軸荷分配最為均衡，可以說是兼顧性能、操控、舒適性等方方面面的一種動力總成布局。故此，往往搭載縱置動力總成的產(chǎn)品都是各個(gè)車企的豪華款車型。
那么在新能源時(shí)代，大多數(shù)車企，為何基本都是基于橫置前驅(qū)平臺架構(gòu)打造的產(chǎn)品呢？
個(gè)人認(rèn)為，其中主要基于兩個(gè)原因：
1、物理結(jié)構(gòu)限制：傳統(tǒng)縱置后驅(qū)方案受限于傳動軸，必然會與新能源時(shí)代所需搭載大容量電池、電動四驅(qū)匹配存在矛盾；
2、研發(fā)難度較大：若只是遵循簡單的『油改電』邏輯進(jìn)行設(shè)計(jì)調(diào)整，就會像采用縱置P2單電機(jī)的動力總成的德系設(shè)計(jì)，油耗控制上非常一般，這就脫離了混動的第一性原則?？烧嬉邪l(fā)和制造一套縱置的混動系統(tǒng)，成本可能又會很高。
那么在電動化的背景下，豪華車的動力總成就只能將就了嗎？
對于紅旗而言，答案顯然不是這樣的。當(dāng)大部分廠商還在進(jìn)行多擋位橫置前驅(qū)DHT的探索時(shí)，紅旗從2018年初開始，投入超過200人的研發(fā)團(tuán)隊(duì)，便持續(xù)開展縱置混動技術(shù)攻關(guān)，經(jīng)過單電機(jī)后驅(qū)、雙電機(jī)后驅(qū)等多種構(gòu)型方案的篩選與淘汰，最終給出的答案便是擁有2擋發(fā)動機(jī)直驅(qū)變速的縱置混動架構(gòu)，產(chǎn)品為「LDU45」。
就行業(yè)技術(shù)角度來說，紅旗的縱置混動架構(gòu)首先解決的是縱置混動變速器向前傳遞動力的技術(shù)難題。其次，紅旗依靠縱置混動架構(gòu)，形成『縱橫有術(shù)』的混動技術(shù)打法，可以說是打開了一扇引領(lǐng)豪華車進(jìn)入電氣化時(shí)代的大門，激發(fā)了混動技術(shù)更多的可能。
故此，我們繼續(xù)以「LDU45」為切入點(diǎn)，探索「HMP平臺」還有哪些的技術(shù)優(yōu)勢。
高效節(jié)能，動力強(qiáng)勁
首先，與目前眾多的新一代混動系統(tǒng)一樣，『高效節(jié)能』四個(gè)字始終貫穿了整個(gè)「HMP平臺」的設(shè)計(jì)理念。
比如從「混動變速器」的特點(diǎn)上我們便可以看到，縱置的「LDU45」采用了緊湊、高效的五軸平行軸式串并聯(lián)結(jié)構(gòu)，在最小的空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)了雙電機(jī)、雙逆變器、耦合器、驅(qū)動橋多合一深度集成，總成尺寸減小33%，總成重量減輕24%。其次，「LDU45」采用了多擋化的設(shè)計(jì)方案，發(fā)動機(jī)可實(shí)現(xiàn)2擋直驅(qū)，使得發(fā)動機(jī)能在更多工況中持續(xù)保持最佳工作效率。
而軸向長度僅為376mm的橫置雙電機(jī)混動變速器「HDU35」，更是發(fā)揮出了橫置架構(gòu)在這方面的優(yōu)勢。除了重量相比市場同級產(chǎn)品降低10kg以上，更是定向優(yōu)化傳動效率，全面應(yīng)用低拖曳、低摩擦、低泄漏等技術(shù)，開發(fā)高效扁線油冷電機(jī)、混動專用低粘度潤滑油、雙電泵按需供能液壓系統(tǒng)、超低泄漏量的壓力控制閥及智能低功耗控制策略等先進(jìn)技術(shù)，最終實(shí)現(xiàn)變速器最高傳動效率達(dá)98.5%以上，混動系統(tǒng)綜合效率90%以上，支撐整車實(shí)現(xiàn)超低油耗。
從20TD和15TD兩款「混動發(fā)動機(jī)」上，我們可以看到更多『高效節(jié)能』的設(shè)計(jì)邏輯。比如「15TD混動發(fā)動機(jī)」采用集成式進(jìn)氣與分離式排氣增壓兩項(xiàng)技術(shù)，可降低進(jìn)氣阻力和排氣干擾。同時(shí)還搭載了全新開發(fā)的動態(tài)潤滑控制技術(shù)，使摩擦損失再降低28%，進(jìn)一步節(jié)省能耗，熱效率達(dá)到了45.2%。
哪怕是性能更強(qiáng)的「20TD混動發(fā)動機(jī)」，其采用高壓縮比米勒循環(huán)、分布式廢氣再循環(huán)等多項(xiàng)技術(shù)，熱效率也可達(dá)到44.3%。并且，紅旗也已儲備下一代稀燃發(fā)動機(jī)，實(shí)測熱效率突破47%。
此外，「HMP平臺」還為高效的「混動變速器」和「混動發(fā)動機(jī)」匹配了「智慧能量控制模型」，其包含了「全域能量流智能管理」和「智慧感知節(jié)能規(guī)劃」兩項(xiàng)核心算法：
● 「全域能量流智能管理算法」：能夠瞬時(shí)識別各系統(tǒng)的工作狀態(tài)和運(yùn)行數(shù)據(jù)，能夠根據(jù)用戶對油門和剎車等操作行為識別駕駛風(fēng)格，多維度優(yōu)化發(fā)動機(jī)和電動機(jī)工作區(qū)域，有效減低能耗；
● 「智慧感知節(jié)能規(guī)劃算法」：能夠根據(jù)云端大數(shù)據(jù)及導(dǎo)航等路網(wǎng)信息，智能識別和預(yù)測暢通、擁堵路況，對整車未來能耗進(jìn)行全局規(guī)劃，智能調(diào)配油電能源，達(dá)到全局能耗最優(yōu)的開發(fā)目標(biāo)。
其次，從此前我們對「LDU45」的分析中，也可以找到「HMP平臺」另一個(gè)設(shè)計(jì)理念——強(qiáng)勁動力。
從發(fā)布會上我們了解到，縱/橫置兩款混動變速器在綜合效率達(dá)90%以上的前提下，縱置變速器（「LDU45」）可輸出扭矩超過4500Nm，橫置變速器（「HDU35」）可輸出扭矩達(dá)3900Nm。究其強(qiáng)大動力輸出的源泉，除了擁有可實(shí)現(xiàn)升功率超過60kW/L，升扭矩達(dá)130N.m/L的強(qiáng)勁「20TD混動發(fā)動機(jī)」，以及擁有像多擋位「LDU45」帶來的混動架構(gòu)并聯(lián)支撐。還有「HMP平臺」中另一項(xiàng)核心系統(tǒng)來加持，那便是「動力解耦式電驅(qū)系統(tǒng)」。
兩驅(qū)四驅(qū)，豪華進(jìn)階
對「動力解耦式電驅(qū)系統(tǒng)」的理解，可能會相對復(fù)雜一些，不如我們先將其拆分為兩部分：『動力解耦』和『電驅(qū)系統(tǒng)』。
首先我們先分析一下『電驅(qū)系統(tǒng)』。其電機(jī)峰值功率可達(dá)200kW，最高轉(zhuǎn)速達(dá)到每分鐘18000轉(zhuǎn)，重量僅有74kg。如此強(qiáng)悍純電動力輸出，其實(shí)是得益于紅旗工程師長久以來對于電驅(qū)系統(tǒng)的優(yōu)化，所以從這套系統(tǒng)上發(fā)現(xiàn)以下技術(shù)的運(yùn)用：
● 短跨距多層方導(dǎo)體技術(shù)：針對驅(qū)動電機(jī)的血管脈絡(luò)——定子繞組，通過提高定子槽內(nèi)的方導(dǎo)體層數(shù)，降低繞組交流損耗；采用三種繞組模塊串聯(lián)的方式實(shí)現(xiàn)繞組端部跨線不重疊、結(jié)構(gòu)緊湊，壓縮定子長度；同時(shí)，利用同心繞組換位結(jié)構(gòu)解決了方導(dǎo)體并聯(lián)時(shí)電磁特性不一致而產(chǎn)生的環(huán)流問題，減少了大電流工況的定子繞組內(nèi)部環(huán)流，降低定子銅損，提高效率及輸出能力；
● 全域深度變頻及超級過調(diào)制技術(shù)：針對電驅(qū)動系統(tǒng)的心臟——功率模塊，通過全域深度變頻及超級過調(diào)制技術(shù)主動識別用戶不同駕駛工況，并全范圍精確調(diào)節(jié)電驅(qū)動系統(tǒng)驅(qū)動頻率及調(diào)制方式，實(shí)現(xiàn)電驅(qū)動系統(tǒng)效率與性能的最優(yōu)分配。使得電驅(qū)系統(tǒng)在低轉(zhuǎn)速區(qū)域效率可提升1%~3%，進(jìn)一步提升整車經(jīng)濟(jì)性。而在高轉(zhuǎn)速區(qū)域功率可提升10%以上，提供更加出色的動力響應(yīng)和加速性能。
若是說提升電驅(qū)系統(tǒng)的性能解決的是開起來夠快的體驗(yàn)問題，那么目前大部分混動系統(tǒng)都有自己解決的方案，但要被稱得上『一套優(yōu)秀的電驅(qū)系統(tǒng)』，還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，特別是對紅旗這樣追求豪華車企而言。因?yàn)槌碎_得快，還要讓駕駛員開起來爽，而且操控質(zhì)感要更高級，所謂『無四驅(qū)，開不爽；無四驅(qū)，不豪華』。
不過目前混新能源四驅(qū)系統(tǒng)都會面臨著，類似永磁電機(jī)隨動時(shí)會感生電磁損耗、傳動系統(tǒng)拖曳的損失，最終造成電驅(qū)空載能耗大的問題。所以，接下來我們來聊聊『動力解耦』。
針對這個(gè)問題，紅旗采用差速器集成式斷開裝置，其原理是利用電磁離合器進(jìn)行換擋，使得響應(yīng)更加迅速，高效可靠，伴有「全工況智能控制策略」加持，可在100ms內(nèi)進(jìn)行四驅(qū)/兩驅(qū)的轉(zhuǎn)換。在兩驅(qū)變四驅(qū)時(shí)，電磁通電預(yù)充提前準(zhǔn)備，主動調(diào)速即刻跟隨，前后扭矩有效銜接補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)無延遲切換，一氣呵成，動力隨叫隨到。四驅(qū)變兩驅(qū)，前后扭矩平穩(wěn)轉(zhuǎn)移，電磁斷電，電機(jī)主動協(xié)調(diào)，電磁離合器靜默退出，實(shí)現(xiàn)兩驅(qū)經(jīng)濟(jì)駕駛。
簡而言之，「動力解耦式電驅(qū)系統(tǒng)」通過『智能斷開+電動輔驅(qū)』的創(chuàng)新結(jié)構(gòu)，根據(jù)用戶使用場景，在經(jīng)濟(jì)行駛中，通過一種新的離合結(jié)構(gòu)與傳動軸完全分離，大幅度降低了常用工況下的電驅(qū)拖曳損失，讓車輛擁有四驅(qū)車的性能，卻只有兩驅(qū)車的能耗。
而當(dāng)「動力解耦式電驅(qū)系統(tǒng)」與『縱橫有術(shù)』的「混動變速器」、「全工況智能控制策略」完美結(jié)合后，帶來的必將是目前其他混動平臺所不能擁有的進(jìn)階豪華駕駛體驗(yàn)。
加倍安全，別出新『材』
最后但并非不重要，一切豪華的體驗(yàn)都出自于對安全的考慮。故此，紅旗在電池系統(tǒng)方面有了更深入的探索，其「高安全耐低溫電池系統(tǒng)」從抗擊外力沖擊以及低溫性能提升兩個(gè)角度，實(shí)現(xiàn)全場景和全氣候的安心出行。
首先，紅旗在動力電池箱體采用復(fù)合材料代替金屬材料制造動力電池箱體。復(fù)合材料在重量較金屬箱體降低15%以上的情況下，彎曲強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度均超過1000Mpa。該材料還能承受1000℃的高溫，在國際明火燃燒測試中，可以有效保證電池內(nèi)部安全。更重要的是，非金屬材料擁有更強(qiáng)的絕緣性，可有效杜絕電池包內(nèi)短路及拉弧等風(fēng)險(xiǎn)，電池包外可以隔絕人與電池的接觸。其次，在電池的內(nèi)部安全——電芯上，紅旗采用高穩(wěn)定性正極及特殊電極涂層設(shè)計(jì)，熱穩(wěn)定性溫度提升15%，從本征上改善了電芯安全性。
簡而言之，紅旗通過別出新『材』的用料，由內(nèi)到外地避免一切外力對動力電池的不良影響，通過雙重的保護(hù)，從物理和化學(xué)的基礎(chǔ)層面為電池筑起了一道高墻。
而在安全的高墻外，紅旗還為電池安全挖出了一條重要的護(hù)城河，其由「電池智能管理系統(tǒng)」和「車云融合健康管理技術(shù)」兩部分組成。
「電池智能管理系統(tǒng)」是紅旗采用自主知識產(chǎn)權(quán)高精度電化學(xué)機(jī)理的電池復(fù)合模型，加持電芯級控制技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)SOX精準(zhǔn)估計(jì)與智能控制，解決了基于先驗(yàn)數(shù)據(jù)帶來的全生命周期下的精度下降問題，控制效能提升35%，有效延長電池全生命周期使用壽命。
「車云融合健康管理技術(shù)」則是通過『車-云』交互，實(shí)現(xiàn)車輛運(yùn)行過程的電池狀態(tài)數(shù)據(jù)上傳，利用離群識別理論對電壓、溫度、絕緣值進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)對動力電池百余種失效場景的精準(zhǔn)預(yù)警。考慮電池安全性多維度的影響因素，量化分析其影響權(quán)重，對電池安全性進(jìn)行綜合評價(jià)，實(shí)現(xiàn)了故障風(fēng)險(xiǎn)的自動判斷。
總體而言，紅旗的「高安全耐低溫電池系統(tǒng)」通過軟硬件的創(chuàng)新研發(fā)，實(shí)現(xiàn)了24小時(shí)全天候監(jiān)控、全生命周期安全預(yù)警與主動防護(hù)。
而在備受用戶吐槽的『低溫場景下，新能源汽車不給力』的為問題上，紅旗同樣給出了自己的解決方案。紅旗研制了低溫活性電芯，并針對性開發(fā)了多源智能加熱技術(shù)，為電池性能發(fā)揮提供了良好保障。同時(shí)，利用全復(fù)合材料箱體的低導(dǎo)熱特性減少熱量散發(fā)損耗。經(jīng)臺架實(shí)測，零下20℃環(huán)境下擱置12小時(shí)，可用能量較金屬箱體電池高8%，功率輸出能力高25%以上。真正做到了低溫場景下，電池性能的提升，使得北方的車主不必再為低溫出行而困擾。
新時(shí)代，新使命
不知不覺又寫了5000來字，其實(shí)也只是對紅旗「HMP平臺」的一些介紹和淺析，后續(xù)我應(yīng)該還會撰寫針對「HMP平臺」顆粒度更細(xì)的科普文章，比如對「LDU45」構(gòu)成的分析以及「智慧能量控制模型」的詳解，若大家有什么疑問也可以在留言區(qū)提出。
不過在整個(gè)淺析「HMP平臺」的過程中，我愈發(fā)有一種感覺，無論是『縱橫有術(shù)』架構(gòu)布局，還是對于四驅(qū)豪華的工程理解，亦或是在三電方面別出新『材』的創(chuàng)新運(yùn)用，都彰顯著一個(gè)擁有65年歷史經(jīng)典的品牌在『ALL IN 新能源』戰(zhàn)略上的決心，以及新一代的紅旗產(chǎn)品將開創(chuàng)中式豪華混動新時(shí)代的魄力。
正如邱現(xiàn)東總經(jīng)理在發(fā)布會所說的那樣：『堅(jiān)持以「技」塑形、以「術(shù)」鑄魂。在強(qiáng)國建設(shè)、民族復(fù)興的偉大征程上，共同駕馭夢想，攜手開創(chuàng)未來！』
